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Dokumentenidentifikation DE102005043932A1 29.03.2007
Titel Anordnung zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten mit elektrodenloser Strahlungsquelle
Anmelder UMEX GmbH Dresden, 01217 Dresden, DE;
GMBU e.V., 07745 Jena, DE;
IfU GmbH Privates Institut für Umweltanalysen, 09244 Lichtenau, DE
Erfinder Faßler, Dieter, 07749 Jena, DE;
Scharff, Wolfram, Prof.Dr., 09573 Augustusburg, DE;
Marke, Swen, Dipl.-Phys., 09228 Wittgensdorf, DE;
Meyer, Andreas, Dr., 99099 Erfurt, DE;
Johne, Steffen, 01108 Dresden, DE;
Herrmann, Heido, 99097 Erfurt, DE
Vertreter Patentanwälte Liedtke & Partner, 99096 Erfurt
DE-Anmeldedatum 15.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005043932
Offenlegungstag 29.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.03.2007
IPC-Hauptklasse G21K 5/04(2006.01)A, F, I, 20050915, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01J 65/04(2006.01)A, L, I, 20050915, B, H, DE   C02F 1/32(2006.01)A, L, I, 20050915, B, H, DE   B01J 19/12(2006.01)A, L, I, 20050915, B, H, DE   
Zusammenfassung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten mit elektrodenloser Strahlungsquelle anzugeben, die es gestattet, den Wirkungsgrad bei der Erzeugung von UV-Strahlung zu erhöhen.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass das Doppelmantelgefäß und der Mikrowellengenerator in einem an der Unterseite angeschlossenen Schutzrohr aus Quarzglas angeordnet sind, welches vollständig im Flüssigkeitsbestrahlungsgerät angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten mit einem UV-Strahler und einem Mikrowellengenerator, wobei der UV-Strahler einen flüssigkeitsdicht nach außen abgeschlossenen und mit einem Gasgemisch gefüllten Entladungsraum aufweist, der von einem lang gestreckten Doppelmantelgefäß mit U-förmigem Längsquerschnitt gebildet wird und aus Quarzglas besteht und in den elektrodenlos hochfrequente Strahlungsenergie für die Plasmaentladung eingekoppelt wird, wobei im Inneren des Doppelmantelgefäßes eine lang gestreckte Antenne, die mit dem Mikrowellengenerator gekoppelt ist, so angeordnet ist, dass sie von dem Doppelmantelgefäß umgeben ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten mit einem UV-Strahler und einem Mikrowellengenerator, wobei der UV-Strahler einen flüssigkeitsdicht nach außen abgeschlossenen und mit einem Gasgemisch gefüllten Entladungsraum aufweist, der von einem langgestreckten Doppelmantelgefäß mit U-förmigen Längsquerschnitt gebildet wird und aus Quarzglas besteht und in den elektrodenlos hochfrequente Strahlungsenergie für die Plasmaentladung eingekoppelt wird, wobei im Inneren des Doppelmantelgefässes eine langgestreckte Antenne, die mit dem Mikrowellengenerator gekoppelt ist, so angeordnet ist, dass sie von dem Doppelmantelgefäß umgeben ist.

Die Vorrichtung dient zur UV-Bestrahlung strömender Flüssigkeiten, insbesondere zum Reinigen und Desinfizieren von Wasser.

Im Stand der Technik ist es bekannt, hierzu elektrodenlos angeregte UV-Strahler zu verwenden.

Nach DE 101 30 348 B4 ist eine Anordnung zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten und Gasen bekannt, die einen gasdicht nach außen abgeschlossenen und mit einem Gemisch aus verschiedenen Gasen gefüllten Entladungsraum aufweist, der von einem langgestreckten Doppelmantelgefäß aus Quarzglas gebildet wird. Das Doppelmantelgefäß weist einen U-förmigen Längsquerschnitt auf und ist in einem Flüssigkeitsbestahlungsgefäß eingesetzt ist, wobei die Antenne mit dem UV-Strahler am oberen Ende des Doppelmantelgefäßes mittels eines Anschlußteils gemeinsam mit dem Mikrowellengenerator an der Oberseite des Flüssigkeitsbestahlungsgefässesflüssigkeitsdicht befestigt ist.

Bei derartigen Anordnungen erzeugen sowohl die verwendeten Mikrowellengeneratoren als auch die Hochspanungstransformatoren erhebliche Verlustleistungen, die aus dem Gesamtsystem abgeführt werden müssen. Die Lebensdauer dieser Baugruppen wird entscheidend durch die Effektivität der Wärmeabführung mitbestimmt. Aus diesem Grunde wird die Größe der aus Strahlungsquelle und Energieversorgungseinheit bestehenden Anordnung maßgeblich durch die Größe der zur Kühlung der elektrischen Bauteile erforderlichen Lüftungseinrichtungen bestimmt. Die Anordnungen erfordern deshalb kosten- und volumenaufwendige Lüfter. Nachteilig bei diesen Anordnungen ist ferner, dass die die Mikrowellenstrahlung erzeugenden Bauelemente nur mit deutlichem Abstand unterhalb ihrer Leistungsgrenze betrieben werden können.

Nach US 65 07 028 B2 ist eine Strahlungsbaugruppe bekannt, deren elektronische Vorschaltgeräte durch Eintauchen in das zu behandelndes Wasser gekühlt werden. Diese Anordnung erfordert große Abmessungen und kann nur in einem offenem Gerinne und nicht in geschlossenen Reaktoren einsetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die es gestattet, den Wirkungsgrad bei der Erzeugung der UV-Strahlung zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Anordnung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale enthält.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung befinden sich der Mikrowellengenerator und die für die elektrische Versorgung des Mikrowellengenerators notwendigen Bauelemente, wie der Hochfrequenztransformator und die Anschlussleitungen, im Inneren des UV-Reaktors. Durch das in großen Mengen am UV-Strahler und den elektrischen Bauelementen vorbeiströmende Wasser ist eine sehr effektive Kühlung möglich, so dass völlig auf den sonst erforderlichen Lüfter verzichtet werden kann und die die Mikrowellenstrahlung erzeugende Einheit an ihrer Leistungsgrenze betrieben werden kann. Durch die zusätzliche Anordnung von wärmeleitenden Einrichtungen kann diese Wirkung noch verstärkt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

1 einen Längsschnitt durch die Anordnung,

2 die zugehörige Draufsicht,

3 einen Schnitt durch die elektrischen Bauelemente mit Hochspannungstransformator und

4 einen Schnitt durch den Mikrowellengenerator.

In 1 ist die erfindungsgemäße Anordnung im Längsschnitt dargestellt. Das Flüssigkeitsbestrahlungsgefäß 1 wird von einer zu desinfizierenden Flüssigkeit 2 durchströmt. Der UV-Strahler ist als Doppelmantelgefäß 3 mit U-förmigem Querschnitt ausgebildet, in dessen Inneren die Antenne 4 angeordnet ist.

Das Doppelmantelgefäß 3 ist gemeinsam mit dem Mikrowellengenerator 7 und der für dessen Versorgung erforderlichen elektrischen Bauteile in einem unten geschlossenen Schutzrohr 6 aus Quarzglas untergebracht, welches vollständig in die Flüssigkeit 2 hineinragt. Das Schutzrohr 6 ist mit der Oberseite des Flüssigkeitsbestrahlungsgefäßes 1 durch ein Anschlussteil 5 flüssigkeitsdicht verbunden.

In dieser Baugruppe sind im unteren Bereich der UV-Strahler mit der Antenne 4 und im oberen Bereich alle für die Erzeugung der Mikrowellenstrahlung relevanten Elemente gemeinsam angeordnet. Hierzu gehört neben dem Mikrowellengenerator 7 insbesondere der Hochspannungstransformator 9.

Um einen hohen Wirkungsgrad für die Energieübertragung der vom Mikrowellengenerator 7 erzeugten Energie in den sie umgebenden Entladungsraum des Doppelmantelgefäßes 3 zu erreichen, enthält die langgestreckte Antenne 4 Einrichtungen, die die Veränderung ihrer elektrophysikalischen Eigenschaften und damit eine optimale Anpassung ermöglichen. Das mit Antenne 4 bezeichnete Bauteil übt während des Zündvorgangs die Funktion einer Antenne aus und ist danach Bestandteil des Schwingkreises.

2 zeigt die Ansicht auf die Bestrahlungsanordnung mit dem Anschlussteil 5. Das Anschlussteil 5 ist mit dem oberen Abschluss des Flüssigkeitsbestrahlungsgefäßes 1 verschraubt und enthält die elektrischen Anschlussleitungen.

Aus 3 ist ersichtlich, dass der Hochfrequenztransformators 9 auf einem Befestigungselement 10 angeordnet ist. Das Befestigungselement 10 besteht vorteilhaft aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und ist an seinen beiden Enden mittels zweier Scheiben 8 am Schutzrohr 6 befestigt. Zur Verbesserung der Wärmeableitung ist im dargestellten Beispiel zwischen Hochfrequenztransformator 9 und Schutzrohr 6 eine Wärmeleitschicht 11 aus einen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet.

4 zeigt einen Schnitt durch den Mikrowellengenerator 7, der die erforderlichen Schwingungen im Mikrowellenbereich erzeugt und mit der Antenne 4 gekoppelt ist. Die Antenne 4 ragt in das Innere des Doppelmantelgefäßes 3 und regt die darin befindlichen Gase zu UV-Strahlungen an. Um eine optimale Energieübertragung zu ermöglichen, sind Mittel vorgesehen, mit denen ihre elektrischen Eigenschaften angepasst werden können. Hierzu sind Einrichtungen vorgesehen, mit denen die wirksame Länge der Antenne 4 verändert werden kann. Die Veränderung kann manuell vor dem Zusammenbau der Vorrichtung oder automatisch durch Steuerung von außen erfolgen.

1
Flüssigkeitsbestrahlungsgefäß
2
Flüssigkeit
3
Doppelmantelgefäß
4
Antenne
5
Anschlussteil
6
Schutzrohr
7
Mikrowellengenerator
8
Scheiben
9
Hochspannungstrafo
10
Befestigungselement
11
Wärmeleitschicht


Anspruch[de]
Anordnung zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten mit einem UV-Strahler und einem Mikrowellengenerator, wobei der UV-Strahler einen flüssigkeitsdicht nach außen abgeschlossenen und mit einem Gasgemisch gefüllten Entladungsraum aufweist, der von einem langgestreckten Doppelmantelgefäß (3) mit U-förmigen Längsquerschnitt gebildet wird und aus Quarzglas besteht und in den elektrodenlos hochfrequente Strahlungsenergie für die Plasmaentladung eingekoppelt wird, wobei im Inneren des Doppelmantelgefäßes (3) eine langgestreckte Antenne (4), die mit dem Mikrowellengenerator gekoppelt ist, so angeordnet ist, dass sie von dem Doppelmantelgefäß (3) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelmantelgefäß (3) und der Mikrowellengenerator in einem an der Unterseite geschlossenem Schutzrohr aus Quarzglas angeordnet sind, welches vollständig im Flüssigkeitsbestrahlungsgerät angeordnet ist. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladungsraum eine Quecksilberedelgasfüllung enthält. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladungsraum ein quecksilberfreies Gasgemisch enthält Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet. dass das quecksilberfreie Gasgemisch Argon-Chlor, Xenon-Chlor oder Argon-Brom einzeln oder gemischt enthält. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (4) Einrichtungen enthält, die eine Veränderung ihrer elektrischen Eigenschaften zur Anpassung an eine optimale Energieübertragung ermöglicht. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, zwischen dem Schutzrohr (6) und dem Mikrowellengenerator (7) und/oder dem Hochfrequenztransformator (9) eine Wärmeleitschicht (11) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.






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